柳湾煤矿矿井防灭火设计修改

汾西矿业集团柳湾煤矿防灭火设计PAGEPAGE56PAGE56山西汾西矿业集团柳湾煤矿防灭火设计安徽理工大学能源与安全学院2015年8月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1矿井防灭火目的和依据 11.1柳湾煤矿防火设计的目的 11.2柳湾煤矿防火设计的依据 12矿井概况 33煤层自燃预测预报及防治措施 53.1煤自然发火监测预报技术及指标气体优选 53.2煤的自燃预防措施 54各种防灭火方法的机理分析 84.1煤层注含阻化剂水溶液防灭火机理 84.2注浆防灭火机理 94.3注氮防灭火机理 95采空区灌注黄泥浆预防遗煤自燃设计 115.1设计依据及主要内容 115.2灌浆系统及方法 115.3灌浆参数计算及选择 125.4灌浆材料 135.5泥浆的制备 135.6灌浆站主要设施 145.7厂房及搅拌池 155.8灌浆站制浆系统与工艺流程 175.9柳湾煤矿回采工作面采区注浆设计 176注氮惰化采空区防灭火设计 196.1氮气防灭火的优缺点 196.2制氮装备 206.3注氮防灭火工艺系统 206.4注氮流量与注氮量的计算 206.5柳湾煤矿回采工作面采空区注氮设计 227煤层注阻化剂水溶液减缓煤层氧化设计 257.1煤层注水参数设计 257.2阻化剂的选择及其参数确定 267.3柳湾煤矿回采工作面煤层注水设计 278煤炭自燃火灾束管检测系统 308.1煤矿自燃火灾束管监测系统简介 308.2束管检测系统布点及维护 318.3监测预报技术措施 349工作面安全回采最低推进速度确定 359.1工作面采空区“三带”的理论及划分依据 359.2工作面采空区“三带”的现场测定方案 369.3煤层最短自然发火期 379.4最低推进速度的确定 3710特殊地点和特殊时期防灭火设计 3910.1掘进施工防灭火 3910.2开切眼防火 3910.3工作面因故停采时期的防火 4010.4支架上部自燃火灾防治 4010.5回收面拆除期间防灭火 4010.6采面封闭之后防灭火 4110.7均压防灭火 4210.8火区管理 4410.9隔绝小煤窑漏风通道 4511井下外因火灾的防治 4611.1电气事故引发的火灾防治措施 4611.2胶带输送机着火的防止措施 4611.3其它火灾防治措施及装备 4712井下防火构筑物及消防系统 5112.1井下防火门 5112.2井下消防材料库 5112.3井下防火墙 5412.4井下消防、洒水系统 5413结论 561矿井防灭火目的和依据1.1柳湾煤矿防火设计的目的煤层自然发火是煤矿主要灾害之一。随着近年来开采深度和强度的增大，煤自燃火灾的发生越来越频繁。“十五”期间，全国657处重点煤矿中，有煤层自然发火倾向的矿井占54.9%，经验发火期在3个月以内的矿井占50%以上，每年自燃形成的火灾近400次，煤自燃氧化形成火灾隐患近4000次，仅我国北方煤田累计已烧毁煤炭达42亿吨以上。同时一旦矿井发生火灾事故,火势发展速度快,控制比较复杂,影响范围广,极易造成人员伤亡和财产损失,甚至引起煤尘、瓦斯爆炸,酿成更大的灾害，严重地威胁着国家利益和人民的生命财产安全，影响着我国煤炭工业的持续发展。为此及时研究和防控矿井火灾是矿井安全发展和社会和谐稳定的迫切需要。以当前国内外自燃机理、自燃防治理论、技术为基础，分析柳湾煤矿煤炭自燃机理和内在致因；针对自燃发生发展规律，结合其实际情况，提出具有针对性的综合预防自燃的措施，提出煤炭自燃的防火规范。1.2柳湾煤矿防火设计的依据1、柳湾煤矿有限责任公司矿井概况与《煤自燃倾向性鉴定报告》2、《煤炭安全规程》2012版3、《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-20054、《煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法》GB/T20104-20065、《煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件》MT/T757-19976、《煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法》AQ/T1019-20067、《煤矿注浆防灭火技术规范》MT/T702-1997；8、《煤矿用氮气防灭火技术规范》MT/T701-1997）；9、《矿井均压防灭火技术规范》MT/T626-1996；10、《矿井密闭防灭火技术规范》AQ1044-2007；11、《矿山救护规程》AQ1008-2007；12、《矿井防灭火规范》煤安字（1988）第237号⑴《煤矿安全规程》（2012版）；2矿井概况柳湾煤矿（曾叫新柳煤业）系山西焦煤集团汾西矿业有限责任公司所属大型国有企业。本井田位于山西省孝义市境内，井田面积75.3Km2，其井田范围北部和西部以兑九峪河床及煤层露头线为自然边界，东北与水峪井田相接，东部与宜兴井田、河溪沟井田相连，南部为双池普查区。其地理坐标为东经：111°28′51″—111°37′47″，北纬36°56′55″—37°04′34″，南北长14.220km，东西宽13.170km。矿井交通铁路有南同蒲线介西支线通至井田北部，终点阳泉曲车站距矿井0.5km,并有铁路专用线通至矿井煤仓；孝-柳铁路从井田北侧通过，在白璧关与介支线连通。公路有孝（义）-午（城）乡级公路横穿矿区北部，东至介休58km，与307国道相通，西至交口县95km，与209国道相通，交通极为便利。井田内主要含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组和二叠系下统山西组共含煤7层，柳湾煤矿开采煤层为太原组9#、10#、11#煤，煤层产状走向南北，西北倾向东南。9#煤位于太原组下段。煤厚0-2.70m，平均厚1.22m，10#煤区内主要可采煤层，煤层厚度0.40-4.50m，平均厚1.76m。11#煤层为太原组最底部主要可采煤层，煤层厚0-9.60m，平均厚4.7米，煤层倾角0—8°，平均倾角4°。批准开采9#、10#、11#煤层自燃倾向性鉴定等级均为Ⅱ级，属自燃煤层，自然发火期为6—12个月，且煤尘均具有爆炸性。9#煤尘爆炸指数为27.76%，10#煤尘爆炸指数为27.51%，11#煤尘爆炸指数为23.25%。截止2014年12月底，矿井地质储量4.5亿吨，可采储量2.4亿吨，剩余服务年限为34年。2014年瓦斯等级鉴定结果为：瓦斯矿井。矿井绝对瓦斯涌出量为4.13m3/min，相对瓦斯涌出量为0.48m3/t。矿井通风方式为机械抽出式通风，通风方式为混合式。目前我矿有五个进风井，即2#主斜井、2#付斜井、西沟材料斜井、三号付斜井、交子里进风立井；两个回风井，即3#回风井、交子里回风立井。矿井采掘水平为+880m，井下布置五条主运输大巷，三盘区石门、交子里大巷与+880水平轨道运输大巷采用电机车牵引1吨矿车运输完成辅助运输；960胶带运输大巷，三盘区后期胶带运输大巷，交子里胶带运输大巷，960胶带运输大巷，885胶带运输大巷，担负矿井的煤炭运输任务。目前该矿生产盘区为三盘区后期、交子里盘区，五盘区正在开拓准备。三个盘区采用盘区石门和盘区上、下山联合布置；主要开采11#煤层。采用走向长壁后退式采煤、综合机械化采煤、放顶煤回采工艺。3煤层自燃预测预报及防治措施3.1煤自然发火监测预报技术及指标气体优选煤炭自燃的早期预测预报，就是依据煤炭自燃发展过程中所表现出来的各种现象，在自燃火灾形成以前做出预测预报，及时发现自燃隐患，及早采取措施，将自然火灾消灭在萌芽状态，以免酿成火灾事故。煤自然发火监测方法可分为两类：一类以温度检测为手段，通过煤氧化的温度及其变化进行监测；另一类通过监测煤氧化过程中产生的物质实现煤自然发火的早期检测及预测预报。现在主要采用：1、监测监控系统；2、束管监测系统；3、人工取样地面色谱分析相结合的方式，对工作面进行自然发火预测预报。煤炭自燃的发生和发展是一个复杂的物理化学过程，是煤与氧气在低温条件下发生氧化反应产生热量积累积聚并使煤氧化自动加速以至最终达到自燃的结果。煤炭自燃过程中也伴随着一系列的热化学反应与征兆的出现，例如，要放出一定的热量，使周围的煤炭和气体温度升高，有时还会有烟雾出现；同时会热解放出CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H8、C2H2、C4H10和iC4H10等碳氢化合物，并且其中某些气体的产生有一定的规律性，某一气体氧化物在一确定温度下氧化释放对应一定浓度的指标气体，因而根据指标气体的浓度，可以对应判断煤自燃氧化的温度，判断其自燃程度。由于没有取煤样进行煤的低温氧化实验，不能准确的确定产生的气体浓度与煤温对应关系。根据其它矿经验数据，一般情况下当检测CO气体浓度达到20ppm就说明自燃煤炭的温度已经达到70℃；检测到1ppm的乙烯C2H4，则温度已经超过135℃。CO2和CH4这两种气体在煤炭中本身就存在，所以不能作为指标气体；C3H8、C4H10和iC4H1的出现具有一定的规律性，但其出现时煤温过高（180℃以上），不宜作为指标气体。所以选择CO作为煤炭自燃早期预报的指标气体，C2H4作为辅助指标气体。3.2煤的自燃预防措施1、开拓开采方面的措施1）柳湾煤矿采用斜井、立井混合开拓方式，其中2#主斜井担负矿井原煤提升任务，2#副斜井担负矿井人员出入和辅助进风任务，西沟材料斜井和3#副斜井担负矿井进风兼辅助提升任务，交子里盘区进风立井负担交子里盘区主进风任务，交子里回风立井负责交子里盘区回风任务。3#回风斜井担负矿井三盘区后期、四盘区回风任务。2）设计采煤方法为走向长壁后退式采煤法，全部陷落法管理顶板，一次采全高，采用预防性黄泥灌浆为主，注氮、喷洒阻化剂为辅的防灭火方式。这种长壁式采煤法回采率高，巷道布置比较简单，便于加快回采速度，缩短采空区暴露时间。3）提高回采率、加快回采速度提高回采率，加快回采速度，即可提高产量又可以在空间上和时间上减少煤炭的氧化作用。确定合理的回采速度和合理划分采区，使在自燃发火期之前将工作面采完，而且采完后立即按有关规定封闭采空区。4）在采区开采设计中，预先选定构筑防火门的位置。当采煤工作面投产和通风系统形成后，必须按设计选定的防火门位置构筑好防火门墙，并储备足够数量的封闭防火门的材料。当采煤工作面回采结束后，立即进行永久性封闭。5）在采区开采设计中，明确选定自燃发火观测站或观测点位置，并建立束管监测系统，确定煤层自燃发火的标志气体和建立自燃发火预测预报制度，所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理，发现自燃发火指标超标或达到临界值等异常变化时，立即发出自燃发火预报，采取措施，进行处理。6）在煤层中掘进巷道时，对巷道中出现的冒顶区必须用不燃材料充填密实。集中巷、轨道大巷、上山、回风大巷必须采用锚喷或砌碹支护，碹后的空隙与冒落处也必须用不燃材料充填密实。并定期检查。7）在开采设计中，先采上层煤，后采下层煤，对于倾斜煤层先采上阶段，后采下阶段，以免被破坏的上层或上阶段煤层因漏风而自燃。并尽量避免形成“孤岛”工作面。上行开采应进行计算确定。8）采区设计根据自燃发火期来确定采区的开采期限，从而确定采区规模。9）控制风流的巷道预留出能保证实现通风、防火措施的位置。10）开采厚煤层时尽量减少分层数。11）采用喷洒阻化剂防止煤层自燃，12）采取有效措施，使整个采空区顶板冒落并压实，特别是切眼及停采线、各种煤柱附近，以减少漏风。13）沿空巷道应根据具体情况采取相应措施，以防漏风。14）对已报废的溜煤眼采用压注阻化剂及以不燃材料封闭的办法防火。15）停采线巷道采用防火墙的方法防火。防火墙设两道，停采线防火墙采用以不燃材料构筑，墙厚为两边料石墙体厚0.8米中间加1米黄土。16）避免将分层巷道作为备用掘进工作面。分层巷道严防出现独头盲巷，以消除氧化积热环境。17）对采煤工作面开切眼、采终线均应采用压注阻化剂防火。18）井下全部巷道及硐室均采用锚（网梁）喷或混凝土砌碹支护，均为不燃材料。井下主要巷道连接处，井下胶带输送机机头、机尾前后各30m内，井下各机电硐室均采用锚（网梁）喷或混凝土砌碹支护。2、通风方面措施在既定的生产条件下，矿井通风网路中漏风的数量与方向往往是煤炭自燃发展过程转化的决定性因素，防火对于通风的要求是：风流稳定，漏风量小和通风网路中的有关区段易于隔绝。1）矿井设计工作面开采采用后退式回采。工作面开采均采用“U”型通风方式，一进一回。新风与乏风均不通过采空区。2）实行分区通风，每个采区及工作面均有独立回风系统，它的优点是降低矿井总风阻，增大矿井通风能力，减少漏风，易于调节风量，在火灾时期便于控制风流，隔绝火区。3）调节风门、风门和风墙应设置在围岩坚固、地压稳定的地点，还要注意避免引起采空区或附近煤柱裂隙漏风量的增大。4）防火墙必须由不燃材料构成，必须密实，不漏风，并定期检查维修。5）采取措施，降低采区进回风巷之间、区段进回风巷两端的负压差，以减少漏风。6）防火墙上应设注浆管、观测管和排水管。7）风门与调节风门造成的风压控制在100Pa以下。8）风门、调节风门之间的距离要留有较大余地。9）矿井作大的风量调整时，应测定防火墙内气体成分和空气温度。10）在合适地点设立双向风门，使矿井既可全区实现反风，也可局部实现反风，以防火灾事故扩大。11）井下风门均安装闭锁装置，使一组风门不能同时敞开，确保风流稳定。3、监测方面的措施1）每周至少检查一次已采区的密闭情况，测定一次采区回风巷道和可能发热地点的温度和风量，并应采取空气试样进行分析，每15天至少检查一次废弃巷道的密闭情况。所有检查、测定、分析结果，都必须记入防火记录簿内。2）采用均压防灭火时，对采空区和火区内的漏风量、漏风方向、空气温度、防火墙墙内外气压差等，都必须按规定进行定期检查、观测，并将结果登记造册。3）使用矿用火灾预报束管监测系统，对每个可能发热的地点、防火墙、密闭等可能引发火灾地点进行连续监测。4）防火检测点（或站）应具有代表性，由矿井防火灾领导小组确定，并且每个采区或回采工作面至少设立两处，此处的巷道至少要有10m长直线段，并符合井下测风站的要求。5）防火检测时间间隔：采区进、回风流中不大于3天；工作面采空区上隅角不大于3天；采空区回风侧防火墙不大于7天；其它地点不大于15天。6）在采煤工作面上隅角增设CH4、CO及温度传感器，传感器必须有报警功能。7）距采掘工作面回风口10-15米设置CH4、CO传感器。8）设置风门开关、局扇开停和风筒传感器。4各种防灭火方法的机理分析4.1煤层注含阻化剂水溶液防灭火机理1、隔绝煤与氧气的接触。阻化剂一般是具有一定粘度的液体或者液固混合物，能够覆盖包裹煤体，使煤体与氧气隔绝。2、保持煤体的湿度。阻化剂水溶液含有大量水分，并且一些阻化剂具有吸收空气中的水分使煤体表面湿润的功能，这样煤体的温度在有水分的作用下就不容易上升。3、阻化剂作为一种化学成分加入到煤的自由基链式反应过程中，生成一些稳定的链环(也有学者提出是与煤分子发生取代或络合作用)，提高煤表面活性自由基团与氧气之间发生化学反应的活化能，使煤表面活性自由基团与氧气的反应迅速放慢或受到抑制，从而起到阻止煤炭自燃的作用。4、加速热量的散失。这表现在两个方面，一方面阻化剂本身导热性相对于煤体，特别是破碎的煤体要好；另一方面是阻化剂内水分的蒸发要吸收大量的热。4.2注浆防灭火机理1.减少反应面，延缓氧化进程灌浆注入和喷洒在采空区内，在其流动的过程中，湿润的固体浆材逐渐沉淀，并么填于浮煤和岩石的缝隙之间，附着在煤块和孔隙的表面上，形成保护层，包裹煤体（柱），增大了氧气向煤体内部扩散的阻力，减小了煤与空气中氧的接触和反应面，因而减缓和阻止煤在低温时的氧化速度。2.吸热降温浆水浸润煤体，增加煤的外在水份，并能提高和保持采空区的空气湿度和煤体湿度，使其所含之水份蒸发到临界湿度的时间延长；同时水份蒸发时，能吸收煤氧化生成的热量，拟制煤温升高和氧化速度的增加；浆液注入火区和喷洒在高温点处，可以冷却自热的煤和围岩，使火区和高温物质的温度降至燃点以下。3.增加采空区的气密性，减少漏风泥浆渗透进入煤和矸石的缝隙里，在外界压力的作用下，有利于采空区冒落岩的胶结。在开采急倾斜和倾斜煤层时，泥浆能形成隔离带，防止向采空区漏风；分层开采厚的缓倾斜煤层时，在开采过程中和采空区封闭后，进行良好的灌浆，可以促进再生顶板的形成，不仅增加了采空区的气密性，防止采空区自燃发火，而且为下分层创造良好的生产条件，加快工作面的回采速度，使生产处于安全的良性循环状态；在无煤柱开采时，对采空区边界进行良好的灌浆，可以形成泥浆带，起到煤柱所起的隔离作用。灌浆防灭火的实践表明，灌浆防火只起物理作用。其实质是，拟制煤在低温时的氧化速度，延长自燃发火期。4.3注氮防灭火机理1、当对防灭火区域注人大量的氮气后，采空区内的氧气浓度（相对）下降；氮气部分地替代氧气进入到煤体裂隙表面，与煤的微观表面进行交换吸附，从而使得煤表面对氧气的吸附量减少，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化作用。2、对于有一定封闭条件的防灭火区域注氮防灭火而言，长期连续地注入氮气后，大量的氮气可使采空区内形成正压，从而使得采空区的漏风量减少，使遗煤处于缺氧环境中而不易氧化。3、较低温度的氮气在流经煤体时，吸收了部分煤氧化产生的热量，可以减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止。4、采空区内的可燃、可爆性气体与氮气混合后，随着惰性气体浓度的增加，爆炸范围逐渐缩小(即下限升高、上限下降)。当惰性气体与可燃性气体的混合物比例达到一定值时，混合物的爆炸上限与下限重合，此时混合物失去爆炸能力。这是注氮防止可燃、可爆性气体燃烧与爆炸作用的另一个方面。综上所述,注氮防灭火的实质是通过控制燃烧所需的氧气量来抑制燃烧、窒息火源,达到灭火的目的。5采空区灌注黄泥浆预防遗煤自燃设计5.1设计依据及主要内容1、防火灌浆设计依据及基础资料1)煤层的赋存条件；2)煤的炭化程度、水分、煤岩成分、含硫量、自然发火倾向及发火期；3)灌浆材料的质量、数量、开采条件及采土场与井口位置关系；4)矿井开拓方式和采区布置图；5)灌浆站工作制度。2、防火灌浆设计主要内容1)灌浆系统选择；2)灌浆材料选择；3)地面制浆工艺流程；4)井下灌浆方法的确定及其参数计算(每日用水量、用土量、灌浆量计算)；5)灌浆管道(管径、壁厚)及泥浆泵选型计算；6)绘制灌浆系统图；7)绘制地面灌浆站设备布置图；5.2灌浆系统及方法1、灌浆系统集中灌浆：在交子里灌浆站和5#灌浆站设集中灌浆站，为全矿服务的灌浆系统；1）注浆管路铺设路线地面水池→采土场机械装土→灌浆水池→过滤网→4寸灌浆管→工作面采空区2）注浆管道直径注浆管路选用直径4寸2、灌浆方法采煤工作面高位打钻埋管和采后封闭灌浆。高位打钻主要在采煤工作面出现自燃迹象时注浆。5.3灌浆参数计算及选择1、灌浆所需土量灌浆所需土量主要根据灌浆区容积、采煤方法及地质情况等因素确定。1）按采空区灌浆所需土量计算式中：M—煤层高度L—灌浆区走向长度H—灌浆区的倾向长度C—采煤回收率K=0.1，灌浆系数2）按日灌浆所需土量计算或式中：L—工作面推进速度G—矿井日产量—煤的实体视密度K、m、H、C，取值同上2、日灌浆所需实际开采土量式中：α＝1.1—取土系数(考虑土壤含一定杂质和开采、运输过程中的损失)Qt2—符号注释同前公式，日灌浆所需土量。3、灌浆泥水比的确定灌浆泥水比应根据泥浆的输送距离、煤层倾角、灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过试验确定。取泥水比1：64、每日制泥浆用水量式中：δ=6—泥水比的倒数，泥水比根据所要求的泥浆浓度选取Qt2—符号注释同前公式，日灌浆所需土量5、每日灌浆用水量式中：Ks=1.17—用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数，一般可取1.10～1.25Qt2—符号注释同前公式，日灌浆所需土量δ=6—泥水比的倒数，泥水比根据所要求的泥浆浓度选取6、每日灌浆量式中：Qsl—制备泥浆用水量Qt2—符号注释同前公式，日灌浆所需土量M=0.94，泥浆制成率，按表取得7、泥浆密度，查表γj=1.2t/m3Qs—单位时间水的流量，m3/h；Qt—单位时间土的流量，m3/h。γs—水的密度，t/m3；γt—土壤密度，t/m3；γj—一定泥水比条件下的泥浆密度，t/m35.4灌浆材料柳湾煤矿所使用的灌浆材料，都是在交子里灌浆站和5#灌浆站附近山坡上的粘土。5.5泥浆的制备1、取土方式1）人工取土(风镐或岩石电钻打眼放炮)；2）机械取土(抓斗、推土机、挖掘机、铲运机)；3）水力取土(水枪高压水力冲刷)。根据柳湾煤矿的实际情况，选用水力取土。水力取土的优点是设备简单，投资少、管理方便，且无大型复杂设备，可就地取材，效率高，劳动强度低。2、灌浆站1）地面灌浆站工作制度：全年工作为360-122=238天。2）灌浆站形式及适用条件：eq\o\ac(○,1)灌浆站形式：固定式、分区式、移动式。eq\o\ac(○,2)适用条件：固定式适用于煤层赋存或开采深度较深，地面建立永久或半永久式灌浆站的条件；分区式适用于煤层赋存或开采深度较浅，灌浆区分散和从地面可打钻灌浆的条件；移动式适用于井下采区分散、灌浆量小和从地面输送泥浆困难的条件。根据柳湾煤矿的实际条件，灌浆选用固定式，在交子里灌浆站和5#灌浆站建立永久灌浆站。5.6灌浆站主要设施1、集泥池。集泥池的设置是便于泥浆泵吸送泥浆。根据具体条件，因地制宜砌筑或用水枪冲成土坑；集泥池大小；可根据水枪冲土能力或泥浆泵的吸泥能力确定。一般按10min冲土能力10min吸泥能力确定。设计时，以大者为依据；集泥池上应设箅子，池底应有5％～10％的坡度。集泥池的标高，应根据泥浆泵的吸程高度和泥浆沟的坡降确定。池深一般为2.5m左右。集泥池容积计算十分钟泥浆流量：=88.12÷60×10≈14.69m3十分钟水枪流量：=108÷60×10=18m3根据以上计算结果，取其大者。确定集泥池的容积=20m32、泥浆搅拌池。1）搅拌池的容积。搅拌池的宜分成两格，轮换使用，且向出口方向应有2％～5％的坡度，在泥浆出口处应设箅子。2）泥浆搅拌池的布置。矿井灌浆站设在交子里风井和3#回风井附近，水源为井下排出的废水。3）贮土场。贮土场根据地形情况，可设置栈桥或绞车房栈桥的结构形式。贮土场容量，根据场地，可按10天左右黄土量计算。贮土场的土可采用水力或矿车运至搅拌池。4）水力取土时泥浆沟的最小坡度。水力取土时，输送泥浆的泥浆沟可用水枪冲成，也可用砖砌筑或用溜槽组成。5）灌浆喇叭口。泥浆搅拌池容积按2小时灌浆量计算：=2×88.12=176.24m3以上计算数据取其整数，确定其泥浆池容积为180M3，分为两格，轮换使用。5.7厂房及搅拌池1、厂房示意图图5-1厂房示意图灌浆站建立在交子里灌浆站和5#灌浆站较近的山坡上，由于冬季温度较低，所以考虑建设厂房。厂房的设置应考虑自动化建设的需要，分为泥浆搅拌池、泥浆工作室。另外，应根据实际，预留进土和进水的通道。2、厂房参考规格厂房：长36m×宽11m×高6m泥浆搅拌池占地：长25m×宽5m×深2m泥浆工作室：长3.5m×宽11m×高6m泥浆搅拌池与厂房周围距离2m，其中进料口侧距离4m。3、搅拌池示意图图5-2搅拌池主视图

图5-3搅拌池剖视图图5-4搅拌池俯视图1-泥浆搅拌池2-铁轨3-水管4-搅拌机轨道5-闸板6-道岔7-过滤筛8-管头筛箅9-斜轨10-水平台根据前面的计算，搅拌池分为一号池和二号池两部分，容量分别约80m3，剩下部分可分别由水平台容量以及二者之间的斜轨下部容量组成，总计约180m3，满足灌浆要求。5.8灌浆站制浆系统与工艺流程1、灌浆站制浆系统1)水力取土钻孔灌浆的制浆系统。水力冲刷表土制成泥浆，然后经泥浆沟流入灌浆钻孔至井下干管。2)水力取土加压输送的制浆系统。水力冲刷表土制成泥浆，然后由泥浆沟流入泥浆搅拌池，再经泥浆泵加压输至灌浆钻孔，最后流至井下灌浆干管。2、制浆工艺流程水力取粘土制浆工艺流程，如图5-5所示。水枪水枪水枪采土场采土场灌浆钻孔集泥池箅子箅子泥浆泵泥浆搅拌池灌浆管图5-5水力取土制浆工艺流程图3、输浆倍线灌浆喇叭口至工作面灌浆管出口间管路总长度∑L与管路首末两端高差∑H之比，称为输送倍线，即。5.9柳湾煤矿回采工作面采区注浆设计1、煤层赋存条件：柳湾煤矿所采煤层均具有自燃发火倾向,最短发火期为半年。2、灌浆系统：当采空区有自然发火隐患时采用集中灌浆3、灌浆方法：采后灌浆4、灌浆加压泵型号：Y225N4.5KW5、灌浆材料：粘土6、泥浆的制备：1）取土方式：水力取土2）灌浆站的形式：固定式3）制浆设备：水枪2台7、灌浆工艺流程：地面水池→采土场→水渠→过滤网→4寸灌浆管→柳湾煤矿回采工作面采空区8、灌浆参数及计算方法产量：6000吨灌浆系数：0.04煤容重：1.35t/m3取土系数：1.1单位耗水量：6m3/m3土泥水比倒数：6水量备用系数：1.2泥浆制成率：0.941）每日灌浆所需土量：0.04×m3/日2）每日所需的实际开采土量：1.1×178＝196m3/日3）每日制备泥浆用水量：178×6＝1068m3/日4）每日灌浆用水量：1.2×178×6＝1282m3/日5）每日灌浆量：（178+1068）×0.94＝1171m3/日6）采空区灌浆所需用土量：0.04×工作面采高2.6m×工作面走向长1200m×工作面倾斜长214m×80%＝21365.76m39、灌浆布置示意图：图5-6柳湾煤矿回采工作面采空区灌浆示意图10、安全措施：1）经常观测水情。采空区灌入水量与排出水量均应详细记录，如排出的水量很少，表明灌浆区内可能有大量泥浆水积存，应停止灌浆，采取放水措施。如排出的水中含泥量增大，说明采空区可能形成泥浆通路，泥浆不能均匀地充填并留存在煤矸间的空隙内，而直接流到采空区下部排出，这时应在泥浆内加入砂子或石灰填塞这种通路。2）在煤层浅部灌浆时要及时填塞地表塌陷及钻孔，防止地表水流入。6注氮惰化采空区防灭火设计6.1氮气防灭火的优缺点1、氮气防灭火有以下优点：1）注入氮气可使防治区域缺氧惰化，迅速灭火，并能为抢险救灾工作提供较安全可靠的环境。2）可造成防治区域正压，能防止或杜绝新鲜空气流入，以保持防治区域的氮气惰化度。3）具有降温作用。氮气在管路中带压输送，在注氮口氮气膨胀吸热，可部分地吸收煤炭氧化生成的热量。4）氮气比重和空气相近，易于和空气混合，氮分子能渗入采空区的所有地点，扩散半径大，惰化覆盖面广。5）注氮不污染防治区，无腐蚀或不损坏综采设备。2、注氮防灭火技术存在以下缺点：1）在存在漏风通道的情况下，氮气易遗失，不能像泥浆那样长期起到防灭火作用。2）注氮能迅速遏制火灾，但灭火降温困难，使火区完全熄灭时间相当长。因此，注氮灭火的同时，要辅助其它灭火措施，处理残火，以防复燃。3）氮气本身虽无毒，但具有窒息性，对人体有害。井下作业场所所需氧含量下限值为19％，所以有氮气泄漏的工作地点的氧含量不得低于19％。根据经验，针对新柳煤矿的实际情况，注氮对预防自燃、特别是采空区自燃具有较好的效果。其原因相比其它措施主要有两点：eq\o\ac(○,1)采空区火源点往往处于高位，其它措施难以到达高处，而氮气相对空气比重轻，具有充填高处的能力；eq\o\ac(○,2)氮气基本无副作用，属一次性投资，管理方便。6.2制氮装备井下移动式碳分子筛制氮车可直接用于煤矿井下；减少从地面往井下送气所需的管路，减少长管路产生的压力损失，减少由于管路泄漏而产生的气体损失；采用人性化的人机界面，智能化控制，操作简单；设备固定在平板车上，移动方便；可靠性高，低运行成本，低维护费用；注氮机可置于进风巷道内，在巷道一侧设置专门的硐室。6.3注氮防灭火工艺系统根据矿井具体条件，选用埋管注氮方法，注氮管道沿进风巷外侧铺设，氮气释放口应高于底板、以90°弯管拐向采空区，与工作面保持平行、并用石块或木垛等加以保护。注氮管道一般采用单管，管道中设置三通，从三通上接出长500mm左右的支管，以防堵管。根据三带实测，确定氮气释放口之间的距离为30m。当第二条注氮管口埋入采空区氧化带与窒息带的交界部位时向采空区注氮，利用漏风流将氮气带入漏风流所达到氧化升温带，从而惰化漏风流及漏风流所经过的区域。另外，氮气在注氮压力的作用和氮气本身的布朗运动作用下，会很快在整个注氮区域均匀扩散，从而起到惰化整个采空区的作用。注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮，从时间上分为连续性注氮和间断性注氮。工作面开采初期和停采撤架期间，或因地质破碎带、机电设备等原因造成工作面推进缓慢，宜采用连续性注氮；工作面正常回采期间，可采用间断性注氮。6.4注氮流量与注氮量的计算1、采空区防火惰性指标预防工作面采空区内煤炭自然发火，重点是将采空区氧化带进行惰化，使氧含量降到阻止煤炭氧化自燃的临界值以下，从而达到使氧化带内的煤炭处于不氧化或减缓氧化的状态。按煤炭氧化自燃的观点，采空区气体组分中除氧气外，氮气、二氧化碳等均可视为惰性气体，对煤炭的氧化起抑制作用。氧气是煤炭自燃的助燃剂，注氮后采空区氧化带内氧气浓度的高低反映出注氮效果的好坏，因此把氧含量临界值作为惰化指标是合理的。理论与实践表明：当氧含量降低到5—10％时，可抑制煤的氧化自燃，我国《煤矿安全规程》明确规定，注氮后采空区氧化带氧含量应小于7%。；因此在拟定采空区防火惰化指标时应以7%作为设计依据。2、火区惰化指标采空区一旦发生火灾，采用注氮方法灭火时，在注氮初期注氮流量要大，这是因为一方面要迅速将火区空间惰化，另一方面注入的氮气还要惰化漏进的新鲜风流。火区惰化后，继续注入的氮气主要起惰化漏风的作用，注氮流量就相应减少。通常灭火注氮量可按封闭火区体积的3倍左右计算。实验研究表明：气体成份中当氧含量低于5%时就能阻止煤炭的氧化和燃烧，为防止采空区内可燃性气体因明火而发生爆炸，火区惰化指标应以氧含量低于3%为设计指标。3、采空区防火注氮流量的理论计算由于煤矿条件千差万别，目前没有统一的计算公式，只能按综放面（综采面）的产量、吨煤注氮量、瓦斯量、氧化带内氧含量进行计算。1）按产量计算此法计算的实质是在单位时间内注氮充满采煤所形成的空间，使氧气浓度降到惰化指标以下，其经验计算公式为：式中:—注氮流量，m3/h;

—工作面年产量，t；—年工作量，取330d；—煤的密度，t/m3；—管路输氮效率；—采空区注氮效率；—空气中的氧含量，取20.8%；—采空区防火惰化指标，取7%。式中:

煤的密度取1.42t/m3,管路输氮效率,取经验值0.9，采空区注氮效率,取经验值0.7。2）按吨煤注氮量计算此法计算是指综放面（综采工作面）每采出一吨煤所需要的防火注氮量。根据国内外的经验每吨煤需5m3氮气量，可按下式计算注氮流量：式中:—注氮流量，m3/h;

—工作面年产量,取980000t;

—工作面回采率，取95%；—年工作量，取330d.3）按采空区氧化带氧含量计算此法计算的实质是将采空区氧化带内的原始氧含量降到防火惰化指标以下，按下式计算：式中:—注氮流量,m3/h；

—采空区氧化带的漏风量，m3/h;

—采空区氧化带内原始氧含量，(取平均值14%);

—注氮防火惰化指标,取7%;

—注入氮气中的氮气纯度，取97%。式中：采空区氧化带的漏风量，取经验值90m3/h。4、采空区防火注氮量的理论计算工作面采用间歇式注氮时，每次注氮必须将采空区的氧化带的氧气含量降到7％以下，才能达到防灭火的作用。注氮量公式：式中：：注氮总量；：注氮系数,取3；：惰化带宽度（工作面斜长）；：惰化带长度；：惰化带高度（采放高度），取其厚的平均值；：煤的松散系数,取0.5；正常开采的工作面，为了惰化采空区而实施氮气防灭火时，一般要实行连续式注氮，只有具备了在本煤层注氮防火的实践经验，并且基本掌握了采空区后方“三带”的分布情况，同时具备在任何时间都可以随时注氮的条件后，才可以考虑间歇式注氮方法。相比较连续式注氮，间歇式注氮可以大量节约氮气，可有效减少成本。6.5柳湾煤矿回采工作面采空区注氮设计1、煤层赋存条件：柳湾煤矿所采煤层均具有自燃发火倾向,最短发火期为半年。2、注氮设备：井下移动式注氮机（地面注氮系统正在建设中）3、注氮方法：埋管注氮4、注氮管尺寸：2寸5、注氮工艺流程：三盘区石门联巷→回采工作面材料巷→2寸注氮管→采空区6、注氮参数及计算方法1）：注氮流量计算按产量计算：工作面年产量A：980000吨煤的密度：1.42t/m3管路输氮效率：0.9，采空区注氮效率：0.7空气中的氧含量C1：20.8%采空区防火惰化指标C2：7%年工作量t：330d；=273m3/h2）：注氮量计算注氮量公式：：注氮系数,取3；：惰化带宽度（工作面斜长）,214m；：惰化带长度，30m。：惰化带高度（采放高度），取其厚的平均值：9.1m；：煤的松散系数,取0.5=87633m39、埋管注氮布置示意图图6-1注氮管埋设布置图10、采空区注氮安全技术措施1）在进风巷往采空区内铺设2寸注氮管，出口位置距切顶线35m处。2）为保证氮气不泄漏或少泄漏，上、下隅角分别用风筒布建起阻隔风障墙。3）注氮期间回采工作在救护队监护下照常进行。救护队监护要佩戴氧气呼吸器，携带多功能气体测量仪，备用氧气瓶两个。4）在进风巷注氮进气口事先装设2寸阀门和（三通阀门）气体检测孔。注氮初期，先将注氮入口的2寸截门关闭，使管路内“憋气”，通风区管道工迅速巡视注氮管路系统检查有无漏气，发现漏气立即处理。系统无问题后方可打开（气体检测孔）排气截门进行排空，当管路出口氧气浓度降到3%以下时（关闭三通阀门打开注氮阀门）方可向采空区内注氮。5）注氮期间救护队每班派2名救护队员和一名（管路巡查人员）管理干部到现场监护及警戒，负责采场和回风风流的监护工作，瓦斯工、防火员定期配合救护队员监护检查，一旦风流中氧气浓度低于18%或其他气体超过规程规定时，立即通知注氮人员停止注氮，同时将人员撤至正眼新鲜风流中。系统内工作人员一旦有呼吸急促等缺氧征兆时，要立即外撤到安全地点。6）地面束管监测系统监控分析回风巷、上隅角等处的气体成分，监测采空区内氧气浓度是否控制在3~8%之间，以便验证注氮效果。7煤层注阻化剂水溶液减缓煤层氧化设计7.1煤层注水参数设计煤层注水是指在回采前超前在煤层中打若干钻孔,通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分,从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。煤层注水其实质为:通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中,依靠压力水在煤体裂隙中的渗透、压差、毛细和分子扩散运动,使注入煤层中的水沿着煤的裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与空隙之中,增加煤体的水分,使煤体得到预先湿润。1、封孔工艺煤层注水的效果很大程度上取决于封孔方法及封孔质量。为有效地杜绝漏水,一选择使用封孔泵进行封孔,Φ33mm封孔器长度1.5m,靠封孔泵推力将砂浆把钻孔周围空隙堵塞,推力达3MPa,封孔深度3m,凝固后进行高压注水,煤体及煤帮未出现漏水现象;二是选择使用封孔器进行封孔,注水后其自然膨胀堵孔,开始注水。2、注水参数注水压力、流量和注水时间是决定超前注水湿润煤体效果的主要参数,一般应以在较低的注水压力情况下保持足够的流量和较长的注水时间为宜。1）单孔注水量：式中：Q——单孔注水量，m3；k——钻孔前方煤体湿润系数，1.1～1.3M——煤层厚度 4.7mlj——钻孔间距，m15ml——钻孔长度，m143mρ——煤的密度，t／m3；1.42δ——吨煤注水量，m3／t。应为0.02～0.04m3／t。取0.032）注水时间：注水时间：式中：T——注水时间，h；q——单孔注水流量，m3／h。3）注水压力：采用动压注水7.2阻化剂的选择及其参数确定1、阻化剂的选择在选择阻化剂时，应综合考虑以下5个方面：1)阻化率要高。阻化率是衡量阻化剂阻化效果的一个重要指标。阻化率值愈大，阻止煤炭氧化能力愈强。因此，阻化率是阻化剂选择的重要指标。2)阻化衰退期要长。阻化衰退期即煤炭经阻化处理后，阻止氧化的有效日期，也称为阻化剂的阻化寿命。由此可以看出，寿命与阻化率有密切关系。阻化剂的阻化率高、阻化寿命长，是理想的阻化剂。阻化率虽高，但抑制煤的氧化的时间很短，即阻化寿命短，则不能认为是良好的阻化剂。因此，在选择阻化剂时，即要考虑阻化率，也要考虑阻化寿命。3)安全性好，费用低。选择的阻化剂及其溶液应是无毒，能防止在灭火过程中可能发生的瓦斯爆炸，并不污染井下环境，且费用又较低。4)来源可靠，供应充足，运输方便。井下采用的阻化剂防灭火，其用量较大，因此来源必须可靠，供应充足，否则要贻误生产。另外，运输也不能过远，而且要方便，否则会增加吨煤成本。所以，在综合考虑阻化率、来源可靠、运输费用及成本等方面的同时，应优先就地就近生产的阻化剂。5)对井下设备、设施腐蚀性小。酸碱物质溶液对井下设备、设施的腐蚀作用不可忽视。为保证设备、设施安全正常运转、维修量小、延长使用寿命，要尽量选用腐蚀性小的阻化剂。目前，国内外主要使用的阻化剂为吸水盐类阻化剂，如氯化钙()、氯化镁()、纯碱（Na2CO3）等，该类阻化剂阻化效果好、价格便宜且储运方便。根据柳湾煤矿的实际情况和注液吨煤成本，选着纯碱（Na2CO3），作为阻化剂。2、阻化剂的浓度的确定阻化剂的浓度是影响防火效果和工作面吨煤成本的重要参数，可用下式计算：％100％式中．D——阻化剂溶液浓度，％；C——阻化剂溶液量，kg；T——阻化剂量，kg；V——用水量，kg。阻化剂溶液的浓度是影响阻化效果和吨煤成本的重要因素。在保证阻化效果和阻化剂寿命的前提下，应尽量降低其浓度，合理的浓度应根据煤的自然发火通过试验确定。7.3柳湾煤矿回采工作面煤层注水设计1、回采工作面概况（列如231115）：柳湾煤矿回采工作面开采煤层为太原组9#、10#、11#煤合并层，煤层产状走向北西，倾向北东。煤层平均厚度为8.79米，煤层倾角2~6°，平均倾角4°，煤层平均厚度9.1米有自燃发火倾向性。煤层均具有爆炸性，9#煤尘爆炸指数为27.76%，10#煤尘爆炸指数为27.51%，11#煤尘爆炸指数为23.25%。9#煤尘爆炸指数为18.32%，10#煤尘爆炸指数为18.70%，11#煤尘爆炸指数为18.44%。各煤层的孔隙率分别为9#煤层5.35%、10#煤层5.33%、11#煤层5.04%。工作面走向长平均530米，倾斜长214米，斜面积为113420㎡。2、、回采工作面参数：1）工作面倾斜长度：214米2）走向平均长度：1200米3）煤层平均厚度：4.7米4）煤层倾角：2~6度5）采煤高度：2.6米6）放煤高度：4.7米3、煤层注水方式：根据工作面实际情况，柳湾煤矿回采工作面选用由材料巷向运输巷打长钻孔的注水方式。4、煤层注水参数：1）钻孔直径：Ф33mm2）钻孔长度：大于工作面倾斜长的2/3，根据工作面实际情况，取143米。3）钻孔间距：15-20m。4）钻孔倾角：沿煤层上抬1-2度。5）封孔参数及封孔工艺：封孔采用橡胶快速封孔器封孔，封孔长度1.5米。6）注水系统、注水量、注水时间、注水超前距及压力：eq\o\ac(○,1)注水系统：地面水池三盘区后期回风巷柳湾煤矿回采工作面材料巷注水孔eq\o\ac(○,2)单孔注水量：式中：Q—单孔注水量，m3；k—钻孔前方煤体湿润系数，1.1～1.3；M—煤层厚度4.7mlj—钻孔间距，m15ml—钻孔长度，m143mρ—煤的密度，t／m3；1.42δ—吨煤注水量，m3／t。应为0.02～0.04m3／t。取0.03Q=1.2×4.7×15×143×1.42×0.03＝515m3/孔eq\o\ac(○,3)注水压力：采用动压注液，实际注液压力大于6MPa。eq\o\ac(○,4)注水时间：注水时间：式中：T—注水时间，h；q—单孔注水流量，m3／h。本设计采用（五孔迈步式）多孔注水，注水泵的最大流量为2.4m3／h，所以单孔注水流量为0.48m3／h。eq\o\ac(○,5)超前距离：注水钻孔超前工作面60-100米。7）阻化剂的选择及浓度：根据柳湾煤矿实际情况和注液吨煤成本，选择纯碱（Na2CO3）作为阻化剂,浓度可控制在5%-20%之间,暂把浓度控制在10%,以后根据效果适当调整。8）阻化剂用量：（25℃相对密度2.532）eq\o\ac(○,1)单孔用量：按浓度5%需7.2T。eq\o\ac(○,2)总用量：按浓度5%需568.8T。9）钻机及注水设备eq\o\ac(○,1)钻机：选用ZQJC-360/7.1型气动架柱式钻机。eq\o\ac(○,2)钻杆直径：ф33mmeq\o\ac(○,3)注水工具：封孔器、压力表、流量表、动压注水泵。5、煤层注水布置示意图图7-1柳湾煤矿回采工作面煤层注水钻孔布置示意图6、安全技术措施:1）作业人员开工前，必须严格执行敲帮问顶制度，及时用长柄工具捣去工作地点上部浮煤、浮矸，防止吊落伤人，确认安全后方可进入作业。2）按设计选定开孔位置，对钻探地点的顶板、巷帮进行加固，确定钻孔的角度，在煤层中上部稳固钻机，对钻机进行试运转，正常后开始施工。3）施工中必须对风、水管路注意保护，防止被挤坏、砸坏。4）要安排责任心强的人员担当阻化剂的配比工作，并对注液压力、注液时间、注液量等参数及时记录反馈通风区，适时修改和调整注液工艺与参数，以便规范注液施工工艺和流程。5）钻机钻进过程中，施工人员要集中精力，注意钻机及钻杆的旋转情况，发现异常要立即停机，查明原因并处理后方可开机。6）注水时要经常观察孔口情况，若本巷道或对面巷道发现出水要立即停注，无异常情况后再进行复注,严禁人员站在正对封孔器位置,防止封孔器射出伤人。7）注水期间，要加强工作面的瓦斯地质管理工作，有地质构造处应停止注水工作。8）注水泵必须由专人负责操作和看管，泵的压力不能超过设计压力。9）钻孔进尺、注水记录应填写清楚准确，要在现场标明孔号。10）严禁钻机在井下带电搬移，以及利用钻机反转进行拆卸钻杆。8煤炭自燃火灾束管检测系统8.1煤矿自燃火灾束管监测系统简介煤矿自燃火灾束管监测系统可有效的对该矿井下进行煤层发火的早期监测工作。这一监测系统在微机控制下，可将井下任意地点的气体，通过敷设的束管连续不断的抽至井上的气相色谱仪中进行精确分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、O2、N2等气体含量的在线监测，对某种气体含量的变化趋势进行分析。这套系统可以预报煤炭自燃的趋势；预测预报发火点的温度变化情况，可实现24小时连续进行采样与分析、输出结果。杜绝矿井火灾事故的发生。煤矿自燃火灾束管监测系统是通过敷设在井下各个地点的束管把需要检测的气体传输到井上，通过色谱分体气体含量。要保证数据的准确可靠，敷设在井下的束管密封必须完好，不漏气不阻塞。色谱仪校验准确、无故障保证分析数据的可靠。1、系统组成煤矿自燃火灾束管监测系统共有7大部分组成1）束管部分：运载井下气体2）采样控制部分：按规定的顺序和时间将气体送入气相色谱仪中3）气体分体部分：将气体进行分析并送入采样接口板中4）数据采样部分：采集色谱仪传来的数据，并进行数据处理5）数据分析部分：通过分析将采样数据形成分析报告及谱图6）打印输出部分：打印分体报告、图表7）网络调度部分：将有关数据实现网络共享2、工作原理系统工作时，先启动抽气泵，使束管内形成负压，使井下气体被吸入管内，到达井上电磁阀钱并处于等待检测状态。气相色谱仪达到稳定工作状态后，微机通过控制接口板输出一个开关量给驱动电路，驱动电路的继电器吸合，接通某一路束管的电磁阀，该路束管内的气体被送入色谱仪中，由色谱仪开始分析，色谱仪的分析结果被送到微机内的数据采样接口板上，经过信号放大，模数转换，将模拟量变成数字量，然后由分析软件分析处理，形成图谱和分析结果。3、束管监控设备柳湾煤矿束管检测主要由GC4085型矿井气体各点参数色谱自动分析仪，A5085煤矿专用色谱工作站，G—103色谱用空气发生器，ZBE型水轮式真空泵，HC4085矿井气体采集系统，SPGH—600型高纯氢发生器，电脑打印机，井下束管布置，井下滤水器九大部分组成，4、系统结构原理图图8-1束管监控系统图8.2束管检测系统布点及维护1、束管的敷设及布点原则随着工作面的推进，束管随探头将埋入采空区内。为了防止束管和探头被落石砸坏和堵塞，要将埋入采空区的束管套上一根细钢管。探头的端部应罩以铁丝网，并用坚硬的护栏(或石墙)保护好。束管敷设管道内的高度一般不低于1.8m，用吊台挂钩吊挂，敷设要平、直、稳，与动力电缆之间的距离不应小于0.5m，并要避免与其他管线交叉。束管入口处必须安设滤尘器，整条束管至少安设3个吸湿器。采用束管集中监测，采样点即观测站(点)设置与观测内容如下：1)从地面监测站中的终端接线箱引出束管，在全矿井的自燃危险区建立自然发火观测站(点)，进行系统的、定期的观测。在采区工作面的回风流建立一个观测站(点)，并符合井下观测站(点)的要求。其观测站(点)的位置应使回风观测点能控制全部回风流。采区内丢煤处，巷道内错、外错，丢顶煤，留三角煤，分层巷道的盲巷及溜煤眼上方均应设置监测点；火区密闭必须设监测点。柳湾煤矿束管监测监测点布置如8-2所示。按照上述布置原则共布置28个探头。2)一般防火监测探头的观测气样为：一氧化碳、二氧化碳、瓦斯、烯烃类等。封闭火区防火墙内的观测气样为：一氧化碳、二氧化碳、氧气、瓦斯、烯烃类，以及防火墙内温度、防火墙出水温度、防火墙内外压差等。2、束管系统的维护为了防止束管因尘埃和冷凝水堵管，应在监测点进气口处设置滤尘器和吸湿器。从吸气口至井底的束管管路中还需要安设吸湿器，其数量应根据吸气口和束管沿途的温度差来确定，一般不少于3个。为防止束管与束管、束管与分束管联接处漏气，束管与束管之间用直径10mm的铜管联接，所有接口均用环氧树脂封闭。此外，应采取具体措施防止钻孔到分析室的束管或气缆因冬季地面气温低造成结露冻结。图8-2束管监测探头布置图8.3监测预报技术措施1、加大布点密度，提高预测预报精度。火区、火点及影响区域、高温隐患点、采煤工作面都要设置监测点，并根据现场情况变化及时变更取样点次，重点防火地点要采取定点、定时、定人取样，严把气样采集质量关。2、严格气样分析日报制度，要随取样随分析，并当天审核上报。3、做好防灭火监测，每旬未或月底要对全矿的防灭火监测情况实行阶段性分析评价，对全矿防火监测预报情况和防灭火措施实施效果评价，火区和重点监测点要绘制指标气体变化曲线图，有针对性地提出合理化建议，指导防火火工作的现场实施。9工作面安全回采最低推进速度确定9.1工作面采空区“三带”的理论及划分依据工作面采空区遗留浮煤自燃主要取决于浮煤厚度、氧浓度、漏风强度、工作面推进速度及自然发火期5个参量,工作面正常生产时，采空区自燃“三带”处于一个动态的稳定状态。采空区自然发火防治的首要技术前提是要搞清采空区自燃“三带”的分布范围，它是采空区注氮、堵漏风等技术措施的主要技术依据。采空区自燃“三带”主要指散热带、氧化带和窒息带。散热带内由于冒落不充分，漏风流较大，采空区遗煤气化产生的热量不能积聚，一般不会发生自然发火。氧化带内漏风风速适当，具有热量积聚的条件，O2体积分数又能满足氧化需求，因此最容易发生自然发火。窒息带内由于漏风难以到达，O2体积分数往往难以满足氧化需求，一般也不会发生自然发火。煤自燃危险性由内因和外因共同决定，煤自燃的内因是煤自身氧化放热性能的强弱，对于特定的煤层，煤自身的氧化放热性能一定，能否发生自燃，主要取决于外部蓄热环境。把能够引起煤自燃的必要条件的极限值称为煤自燃极限参数(此时煤自身氧化放热强度等于周围环境的散热强度)，对于综放工作面采空区来说主要有:最小浮煤厚度hmin，下限氧浓度Cmin，上限漏风强度Qmax。图9-1采空区三带静态划分综放（采）工作面采空区氧化升温带必须具备能够使散热强度小于放热强度的外界条件，即采空区氧化升温带的范围满足(h>hmin)∩(C>Cmin)∩(Q<Qmax)的区域。综放工作面采空区窒熄带的范围满足C<Cmin的区域，散热带的范围满足(Q>Qmax)∪(h<hmin)的区域，如图9-1所示。9.2工作面采空区“三带”的现场测定方案1、沿工作面上、下风巷各预埋3趟测温系统与束管系统，上、下风巷测定系统各150m长，测定系统外面需2寸防尘水管保护，在采空区上、下风巷各布置3个测点，具体布置图9-2所示。1#—6#-取样头位置①②-抽气站与测温站图9-2采空区束管与测温布置示意图2、束管从工作面处第一个测点开始，分别穿于三通，防尘管、两通，在每个测点处与该处测点的测温探头导线绑定后，一齐拉出防尘管。3、待束管及以各测点设置的测温探头共同拉出至指定位置后，在每个测点处将对应的单芯束管从法兰穿入拉进探头保护套管,直至达到保护套管打孔处，并将传感器温度应端与对应束管进行绑定，固定于套管内，具体见图8-3所示。图9-3防尘管布置图4、用黄泥将三通与法兰连接处封堵,防止防尘管内气体进入套管,影响气体成份；将钢丝网包裹于保护套管的周围，防止异物堵塞套管四周孔眼，影响抽气；用铁丝穿出套管四周孔眼,捆绑固定于防尘管和三通管上,防止套管脱落；将防尘管两通及三通拧牢固定，具体见图9-4所示；图9-4套管布置图5、所有防尘管，三通，两通，套管固定完毕后，将各测点对应的束管及补偿导线的人工数据采集端理顺,便于进行数据测定。9.3煤层最短自然发火期煤的实际最短发火期用模拟的方法是无法实现的，因为开采技术因素影响的最佳值是无法给出的，煤的最佳氧化环境也无法确定，同一煤层不同矿井其实际最短发火期可能是不一样的，因此，煤层实际最短发火期只有统计值。模拟目的就是了解煤的氧化的规律性，具体说有两个目的，其一是给定相同的外部条件，模拟不同煤样的自燃过程，求出其的发火期的值，以比较不同煤的氧化性的强弱和发火危险性程度；其二是根据现场测定结果，给出模拟的边界条件，模拟煤的氧化过程，确定煤的实际发火期的值，为进行煤炭发火的预报与采取防治措施提供依据。采用WH2000型煤炭自燃特性测定仪测定煤体的氧化特性，再根据相应的理论，建立煤最短自然发火期的数学模型，测定煤的最短自然发火期。9.4最低推进速度的确定根据实际测定采空区气体及温度变化情况的结果，结合采空区“三带”划分的理论。确定该工作面的“三带”的宽度。根据氧化带的宽度及煤的最短自然发火期，确定工作面安全回采最低推进速度。V＝L/T=150/58=2.59m/d式中：L—自燃带宽度，m。T—煤层煤样的最短自然发火期。当工作面推进速度大于最小回采速度时，采空区一般不会发生自燃。10特殊地点和特殊时期防灭火设计10.1掘进施工防灭火1、放顶煤工作面两道掘进，应尽可能采取机掘方式和锚索、锚网支护方式，以减少顶煤破碎及冒顶。过断层时优先采用锚架联合支护与喷浆相结合；严禁顶板支护下留网兜和离层松散煤体。2、放顶煤工作面两道掘进，应采用大功率对旋风机供风，加大工作面风量，且独立通风，不得与其它采掘工作面串联通风。防止一旦发生自然发火事故时，影响范围扩大。3、掘进期间应加强巷道支护，防止冒顶。一旦发生冒顶，冒高超过1.0m，必须彻底清理冒顶前后区域的浮煤，对冒顶区域进行接顶并喷水泥砂浆。接顶材料应使用不燃材料。掘进施工过程中出现冒顶时，施工单位或掘进组要立即通知通风区，通风区及时派查火员，监测自燃隐患情况。一旦出现异常，掘进施工单位要根据矿上安排积极配合通风区进行防灭火处理。4、巷道掘进过断层、顶煤松动时，采取放除顶煤、喷浆堵漏、压注凝胶或其它防灭火材料等措施进行处理。5、巷道掘进过老巷时，如果与老巷法线距离小于2m，一定要捣透老巷；待将老巷进行简单修护打木垛后，尽快砌墙、喷浆封闭。该密闭墙要留好注浆孔和观察孔，并注浆填实。6、掘进施工巷道要严格按照中腰线施工，严禁盲目透采空区。一旦误透采空区，要立即砌墙封闭、喷浆处理；该密闭墙也要留好注浆孔和观察孔等。7、掘进施工透采空区放水巷时，不允许巷道直接采空区，应尽量采用打放水孔透采空区。放水孔外安“U”型管。8、工作面进回风巷沿空掘进时，应采用锚网（索）支护与沿空侧帮顶喷浆相结合；沿空侧帮顶喷浆工作不得滞后掘进迎头200m。且沿走向相邻采空区打钻孔、注胶体泥浆、堵漏风。10.2开切眼防火开切眼形成后，在支架安装期间，采用人工至少三次对开切眼浮煤和煤壁喷洒防灭火阻化剂并喷水，进行开切眼自然发火预防。工作面开始推进时，由于此时工作面推进速度很慢，需要加强自然发火预测预报工作；工作面推进一定距离后，即可对开切眼采空区内连续注入高纯度小流量的氮气。若开且眼出现自燃，则在进、回风巷内向开切眼打钻孔注入氮气泡沫或防灭火胶体灭火。10.3工作面因故停采时期的防火当工作面因故停采和推进速度慢时，应加强上、下隅角和支架上方自然发火预测预报工作。对架后顶煤进行打钻注胶体泥浆，并对采空区内浮煤进行灌浆处理。10.4支架上部自燃火灾防治对支架上方温度为35℃，使用红外测温仪检测支架上方和支架间温度，当超过风流温度10℃，或出现明显的煤壁和支架挂汗现象、焦油味、烟气味或芳香味，应及时注水降温，或使用气动注浆泵进行插管注防灭火胶体，有条件时进行钻孔注浆,采用在支架间隙向上插管或钻孔注入粘稠胶体剂等方法进行处理。10.5回收面拆除期间防灭火1、加强机电设备维护，集中力量，优化劳动组织，综放支架必须在40天内全部撤除；普通综采支架必须在20天内全部撤除，炮采工作面的收面拆除时间不超过20天。2、综放工作面收面时，工作面停采线以里30米范围内顶煤全部放干净，放煤均匀并全部见矸为止，形成隔离带。3、综放面收面时必须割平底板，并加强工作面上网、上钢丝绳期间的顶煤（顶板）管理工作，提高支架初撑力和支架支护质量，以保持顶煤完整不松动，并方便工作面支架拆除。4、收面之后，通风区要采用打板墙、喷涂聚胺泡沫或压注凝胶、罗克休等措施，封堵进风隅角。5、支架撤除时，应按措施规定打设木垛和三角斜撑留设通风道，确保通风断面。6、控制工作面风量。工作面停采后，即根据具体情况进行风量调节，使工作面风量保持在有利于防灭火的水平上，保持工作面温度不超过25℃，风速不低于0.4m/s，减少工作面向采空区漏风。

7、工作面停采后，应立即进行支架上方顶煤自燃的预测预报工作，及时埋设监测管，定时定点监测，一旦发现有自燃征兆，应立即对支架上方顶煤进行注胶或注罗克休等防灭火材料，有效及时处理自燃隐患。

8、采空区实行预防性埋管灌浆，预埋管不得少于3趟，管口距离停采线分别为30m、60m、90m。根据实际需要在专项措施中确定每天注浆（胶）时间；若工作面拆除期间CO浓度上升幅度较大，应变注浆为压注胶体泥浆。

9、收面拆架期间必须加强气体监测等预测预报工作，必要时取样化验分析，以监督撤架期间采空区气体变化情况和火情。

10、工作面支架拆除完毕后，通风区必须在5天之内封闭两道，并进行充填注浆。10.6采面封闭之后防灭火1、工作面在规定的时间拆除完毕之后，通风区应立即砌墙封闭。